1、1 1：小明家的高压锅锅体直径为：小明家的高压锅锅体直径为24cm，排气孔内径为，排气孔内径为4mm。小明不慎丢失了锅的限压阀，当他到商店购买。小明不慎丢失了锅的限压阀，当他到商店购买时售货员告诉他，生产这个锅的厂家提供的限压阀有时售货员告诉他，生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种，孔径相同，质量分别为两种，孔径相同，质量分别为100g和和60g。1 1请你根据说明书给出的数据，通过计算说明，小请你根据说明书给出的数据，通过计算说明，小明应该买哪一种限压阀。明应该买哪一种限压阀。(说明书标有：当大气压为说明书标有：当大气压为10105 5PaPa时，该锅最高温度为时，该锅最高温度为120120。
2、已知。已知：水的沸点与：水的沸点与压强的关系如图压强的关系如图1所示，取所示，取g g=10N/kg)=10N/kg)2 2请你说明如果买另一种限压阀，使用时会出现什请你说明如果买另一种限压阀，使用时会出现什么问题。么问题。由图由图1可知，当锅内温度为可知，当锅内温度为120时，锅内压强时，锅内压强p=1.8105Pa。2分分 此时限压阀受力：此时限压阀受力：F0+G=F3分分 设安全阀的质量为设安全阀的质量为m，则有：，则有：p0S+mg=pS 2分分 可得：可得：m=0.1kg=100g2分分 所以，应该买质量为所以，应该买质量为100g的限压阀。的限压阀。2分分2如果买了另一种质量为如果
3、买了另一种质量为60g的限压阀，使用时会的限压阀，使用时会出现锅内的最高气压值偏小，锅内温度不能达到出现锅内的最高气压值偏小，锅内温度不能达到120的后果。的后果。3分分kg2分分2 2：高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到：高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100以以上它省时高效，深受消费者欢迎上它省时高效，深受消费者欢迎（1）请问高压锅的设计运用了哪些物理知识？）请问高压锅的设计运用了哪些物理知识？（2）小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞，致使高压锅爆炸的报道）小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞，致使高压锅爆炸的报道后，给厂家提出了一个增加易熔片（熔点
4、较低的合金材料）的改进建议现后，给厂家提出了一个增加易熔片（熔点较低的合金材料）的改进建议现在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片的出气孔（如图在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片的出气孔（如图1）试说明小明）试说明小明建议的物理道理建议的物理道理（3）小明测得家中高压锅出气孔的直径为）小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在出气孔上的安全阀，压在出气孔上的安全阀的质量为的质量为80g通过计算并对照图象（图通过计算并对照图象（图2）说明利用这种高压锅烧水时，最）说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要做哪高温度大约是多少？假若要把这种高压锅向
5、西藏地区销售，你认为需要做哪方面的改进，如何改进？方面的改进，如何改进？答：（答：（1）根据题干中高压锅的信息图可知高压锅的设计中用到很）根据题干中高压锅的信息图可知高压锅的设计中用到很多物理知识，比如：多物理知识，比如：可以将食物加热到可以将食物加热到100以上，应用到了沸点与气压的关系；以上，应用到了沸点与气压的关系；锅内压力等于大气压力和限压阀的压力，应用了二力平衡的知识；锅内压力等于大气压力和限压阀的压力，应用了二力平衡的知识；计算锅内温度的时候，用到压强的计算；计算锅内温度的时候，用到压强的计算；增加易熔片是利用熔化的知识等等增加易熔片是利用熔化的知识等等（2）高压锅一旦安全阀失效，
6、锅内气压过大，锅内温度也随之升）高压锅一旦安全阀失效，锅内气压过大，锅内温度也随之升高，当温度达到易熔片的熔点时，再继续加热易熔片就会熔化，高，当温度达到易熔片的熔点时，再继续加热易熔片就会熔化，锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减小，从而防止爆炸事故锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减小，从而防止爆炸事故发生发生（3）根据题意得：锅内压强等于大气压加限压阀产生的压强，即）根据题意得：锅内压强等于大气压加限压阀产生的压强，即Pa=mg/s=80/s=8010-3kg10N/Kg/3.14/3.142210-6m2=0.63105Pa所以有：所以有：P=P0+Pm=1.01105Pa+0.631
7、05Pa=1.64105Pa由图象可得锅内最高温度大约为由图象可得锅内最高温度大约为1153:3:若要把这种锅向西藏地区销售，由于西藏大气压较小，要使锅若要把这种锅向西藏地区销售，由于西藏大气压较小，要使锅内最高温度仍为内最高温度仍为115，锅内外压强差变大，应适当提高锅的承压，锅内外压强差变大，应适当提高锅的承压能力，并适当增加安全阀的质量能力，并适当增加安全阀的质量3:3:如图所示是高压锅的示意图，锅盖上有一个竖直空如图所示是高压锅的示意图，锅盖上有一个竖直空心柱为排气孔，空心柱上配有一个限压阀，当高压锅心柱为排气孔，空心柱上配有一个限压阀，当高压锅内的气体压强超过安全值时，锅内气体就会冲
8、开限压内的气体压强超过安全值时，锅内气体就会冲开限压阀，放出一部分水蒸气，使锅内气体压强减小现有阀，放出一部分水蒸气，使锅内气体压强减小现有一个直径为一个直径为22cm，空心柱小孔的横截面积为，空心柱小孔的横截面积为102，限，限压阀的质量为压阀的质量为100g的高压锅，用它来煮饭，若当时的的高压锅，用它来煮饭，若当时的大气压为大气压为1.0105Pa问：问：（1）此高压锅内气体的最大压强是多少？）此高压锅内气体的最大压强是多少？（2）经商品质量检测部门检测，此高压锅气体的最大）经商品质量检测部门检测，此高压锅气体的最大压强不能超过压强不能超过1.8105Pa，要使此高压锅能继续安全使，要使此
9、高压锅能继续安全使用，原来的限压阀还能使用吗？若不能，应再配一个用，原来的限压阀还能使用吗？若不能，应再配一个质量为多大的限压阀质量为多大的限压阀（1）根据限压阀质量求出其重力，此时重力即为压力，利用）根据限压阀质量求出其重力，此时重力即为压力，利用限压阀出气口横截面积求出此时压强，再加上大气压的值即限压阀出气口横截面积求出此时压强，再加上大气压的值即为锅内气体能达到的最大压强为锅内气体能达到的最大压强（2）由经检验锅内气体的最大压强不能超过）由经检验锅内气体的最大压强不能超过1.8105Pa，可，可知原来的限压阀不能继续使用；知原来的限压阀不能继续使用；根据锅内气体的最大压强和大气压可计算出
10、作用在限压阀上根据锅内气体的最大压强和大气压可计算出作用在限压阀上的压强，然后根据限压阀出气口横截面积可求出限压阀的压的压强，然后根据限压阀出气口横截面积可求出限压阀的压力，此时压力即为其重力，然后即可求出限压阀的质量解力，此时压力即为其重力，然后即可求出限压阀的质量解答：解：（答：解：（1）F=G=mg=0.1kg10N/kg=1N，s=10mm2，=0.00001m2，P0=1105Pa，P P1 1=F/s=1N=F/s=1N/0.00001m0.00001m2 2=1=1105PaP内内=P0+P1=1105Pa+1105Pa=2105Pa；（2）P限限=P最大最大-P0=1.8105
11、Pa-1105Pa=0.8105Pa，F F限限=P限限s=0.8105Pa0.00001m2=0.8N，G=FG=F限限=0.8N，m=G/g=0.8N/10N/kg=0.08kg=80g答：（答：（1）锅内气体能达到的最大压强是）锅内气体能达到的最大压强是2105Pa；（；（2）不）不能，应该在配一个质量为能，应该在配一个质量为80g的限压阀的限压阀5 5、小杰家的压力锅盖上标有、小杰家的压力锅盖上标有“铝制品铝制品厂厂2424公分压力锅公分压力锅”的字样。他测得限压阀的字样。他测得限压阀的质量是的质量是100100克，排气孔的直径为克，排气孔的直径为3 3毫米，毫米，这个压力锅正常工作时
12、内部水蒸气的最大这个压力锅正常工作时内部水蒸气的最大压强相当于大气压的多少倍？锅盖至少要压强相当于大气压的多少倍？锅盖至少要能承受多大压力才能保证安全？（大气压能承受多大压力才能保证安全？（大气压强为强为1.011.0110105 5帕）帕）4 4、测得一个、测得一个2424厘米高压锅的限压阀的质量为厘米高压锅的限压阀的质量为0.10.1千克，排气孔的内径为千克，排气孔的内径为3 3毫米。如果用它煮水消毒，毫米。如果用它煮水消毒，根据下面水的沸点与压强关系的表格，这个高压根据下面水的沸点与压强关系的表格，这个高压锅内的最高温度大约是多少？锅内的最高温度大约是多少？6 6：如图：如图2.5.12
13、2.5.12所示，压力锅锅盖面积所示，压力锅锅盖面积4504502 2 ，限压出气，限压出气孔的横截面积为孔的横截面积为0.050.052 2,当锅内蒸汽达到当锅内蒸汽达到2 2个标准大气压个标准大气压时，蒸汽对锅盖的压力是多大？当锅内蒸汽达到时，蒸汽对锅盖的压力是多大？当锅内蒸汽达到2.52.5个个标准大气压时，锅内蒸汽刚好顶开限压阀自动放气，求标准大气压时，锅内蒸汽刚好顶开限压阀自动放气，求限压阀的质量是多大？（限压阀的质量是多大？（g=10N/g=10N/，大气压，大气压=1.01=1.0110105 5P Pa a）7 7：盛夏时分，：盛夏时分，“小问号小问号”王欣同学在打开冰箱取饮王
14、欣同学在打开冰箱取饮料时，突然脑海里浮出一个问题：为什么每次开冰箱料时，突然脑海里浮出一个问题：为什么每次开冰箱门都比较费力门都比较费力?通过仔细观察他发现打开冰箱门时，通过仔细观察他发现打开冰箱门时，冰箱里的冷空气出来，外面的热空气进去当冰箱门冰箱里的冷空气出来，外面的热空气进去当冰箱门重新关上后，就将这部分热空气也关在了里面，箱内重新关上后，就将这部分热空气也关在了里面，箱内热空气冷却收缩压强减小王欣判断这应该是开冰热空气冷却收缩压强减小王欣判断这应该是开冰箱门费力的一个原因。若冰箱门长为箱门费力的一个原因。若冰箱门长为0.6m0.6m宽为宽为0.5m0.5m冰箱外的气压为冰箱外的气压为1
15、 1l0l05 5 PaPa，设冰箱内部与外部的气，设冰箱内部与外部的气压相差压相差 求：求：(1)(1)冰箱内气体压强多少冰箱内气体压强多少?(2)(2)冰箱内、外气体对门的压力各是多少冰箱内、外气体对门的压力各是多少?(3)(3)冰箱门受到的内外压力差相当于质量为多少的物冰箱门受到的内外压力差相当于质量为多少的物体受到的重力大小体受到的重力大小?(g=10N?(g=10Nkg)kg)8 8：已知高压锅的限压阀的质量为：已知高压锅的限压阀的质量为100.8 g100.8 g，排气孔的，排气孔的面积为面积为7mm7mm2 2求：求：1 1锅内气体的压强最大可达多少锅内气体的压强最大可达多少?2
16、 2设锅内压强每增加设锅内压强每增加3.63.610103 3PaPa，水的沸点就相应的，水的沸点就相应的增加增加11，则锅内的最高温度可达多高，则锅内的最高温度可达多高?(g?(g取取10N/kg10N/kg；外界大气压强为外界大气压强为1 1标准大气压，计算时取标准大气压，计算时取1 110105 5Pa)Pa)一个高压锅的限压阀质量为0.08kg，排气孔直径为3mm如果用这只高压锅来煮水对器械消毒，根据下面表格中列出的水的沸点与压强的关系，这个高压锅内水的最高温度大约是多少？（当时的大气压为1.01105Pa）家庭常用的高压锅（图甲）与普通锅主要不同之处在于它的密封性好，图乙是高压锅的结
17、构示意图，它的盖子上有三个气孔，带有活塞的气孔1使锅内与外界连通，此时锅内气压与外界大气压相等（外界大气压为1.0105Pa）当锅内温度升高至100时，锅内气体会把气孔1的活塞顶起，这时锅被密封锅内温度继续升高，气体压强增大，当压强增至最大值时，气体就会冲开气孔2上的限压阀气孔3正常情况下无作用，图乙未画出设锅内气压每增加3.6105Pa，水的沸点相应增加1锅内水的初始温度为20限压阀被冲开前，锅内水在升温阶段单位时间内升高的温度相同（1）锅内温度升高到110时，锅内的气压是多大？（2）此高压锅限压阀的质量为70g，气孔2的面积为7mm2，则锅内的最高温度可达到多少？（g取10N/kg，结果保
18、留整数）（3）若“压强每增加3.6105Pa，水的沸点相应增加1”这一条件以及限压阀的质量和气孔2的面积均未知，请用一只手表及题中的其他条件，估测出锅内的最高温度（说明：写出锅内最高温度的表达式，并指出表达式中各测量量的含义）解 析（1）已知锅内气压每增加3.6105Pa，水的沸点相应增加1则可求出变化的温度，再根据锅内气压等于大气压加上变化的气压即可（2）根据高压锅限压阀的质量和气孔2的面积，以限压阀为研究对象，P锅内，则mg+P0S=P锅内S，然后可求出P锅内的压强解 答 解：（1）外界大气压P0=1.0105Pa，水的沸点为100，t=t2-t1=110-100=10，P锅内=P0+P=
19、1.0105Pa+103.6105Pa/=3.7106Pa（2）限压阀质量m=70g=0.07kg 气孔2面积S=7mm2=710-6m2，设锅内最高气压为P锅内，以限压阀为研究对象，则mg+P0S=P锅内S，P锅内=P0+mg S=1.0105Pa+0.07kg10N/kg 710-6m2=2.0105Pa锅内最高温度T=P锅内-P0 3.6103Pa/+100=2.0105Pa-1.0105Pa 3.6103Pa/+100=128（3）锅内最高温度T=100-20 t 1 t 2+100=t 2 t 1 80+100，t 1：从开始加热至气孔1中活塞被顶起的时间 t 2：从活塞被顶起至限压
20、阀被顶起的时间答：（1）锅内温度升高到110时，锅内的气压是3.7106Pa（2）此高压锅限压阀的质量为70g，气孔2的面积为7mm2，则锅内的最高温度可达到128（3）表达式为t 2 t 1 80+100 家庭常用的高压锅（图甲）与普通锅主要不同之处在于它的密封性好，图乙是高压锅的结构示意图，它的盖子上有三个气孔，带有活塞的气孔1使锅内与外界连通，此时锅内气压与外界大气压相等（外界大气压为1.0105Pa）当锅内温度升高至100时，锅内气体会把气孔1的活塞顶起，这时锅被密封锅内温度继续升高，气体压强增大，当压强增至最大值时，气体就会冲开气孔2上的限压阀气孔3正常情况下无作用，图乙未画出设锅内
21、气压每增加3.6105Pa，水的沸点相应增加1锅内水的初始温度为20限压阀被冲开前，锅内水在升温阶段单位时间内升高的温度相同（1）锅内温度升高到110时，锅内的气压是多大？（2）此高压锅限压阀的质量为70g，气孔2的面积为7mm2，则锅内的最高温度可达到多少？（g取10N/kg，结果保留整数）（3）若“压强每增加3.6105Pa，水的沸点相应增加1”这一条件以及限压阀的质量和气孔2的面积均未知，请用一只手表及题中的其他条件，估测出锅内的最高温度（说明：写出锅内最高温度的表达式，并指出表达式中各测量量的含义）解 析 （1）已知锅内气压每增加3.6105Pa，水的沸点相应增加1则可求出变化的温度，
22、再根据锅内气压等于大气压加上变化的气压即可（2）根据高压锅限压阀的质量和气孔2的面积，以限压阀为研究对象，P锅内，则mg+P0S=P锅内S，然后可求出P锅内的压强 解 答 解：（1）外界大气压P0=1.0105Pa，水的沸点为100，t=t2-t1=110-100=10，P锅内=P0+P=1.0105Pa+103.6105Pa/=3.7106Pa（2）限压阀质量m=70g=0.07kg 气孔2面积S=7mm2=710-6m2，设锅内最高气压为P锅内，以限压阀为研究对象，则mg+P0S=P锅内S，P锅内=P0+mg S =1.0105Pa+0.07kg10N/kg 710-6m2 =2.0105Pa 锅内最高温度 T=P锅内-P0 3.6103Pa/+100=2.0105Pa-1.0105Pa 3.6103Pa/+100=128
